DE102011013002B3 - Flow-through measuring cell - Google Patents

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Dipl.-Ing. Dannlat Jürgen
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine durchströmbare Messzelle mit: – einer Eintrittsöffnung (2) zum Einlauf des Fluids, – einer Austrittsöffnung (3) zum Auslauf des Fluids, – einem, insbesondere einzigen, zwischen der Eintrittsöffnung (2) und Austrittsöffnung (3) angeordnetem Messraum, – einen Strahlungsmessbereich (6) zur Messung der Wechselwirkung des Fluids in der Messzelle (1, 1') mit einer elektromagnetischen Strahlung von außerhalb der Messzelle (1, 1'), wobei der Strahlungsmessbereich (6) von zwei gegenüberliegend angeordneten Fenstern (7, 7', 8, 8') begrenzt ist, wovon eines zum Eintritt und das andere zum Austritt der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (1, 1') einen Stellbereich mit mehreren Betriebspositionen mit unterschiedlichem Abstand A, A' zwischen den Fenstern (7, 7', 8, 8') aufweist, in die die Messzelle (1, 1') rotationslos einstellbar, insbesondere fixierbar, ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System aus einer solchen Messzelle (1') mit mehreren Distanzelementen (19, 20) unterschiedlicher Länge zur Einstellung eines durch das jeweilige Distanzelement (19, 20) definierten Abstands A'.The present invention relates to a flow-through measuring cell with: - an inlet opening (2) for the inlet of the fluid, - an outlet opening (3) for the outlet of the fluid, - a, in particular single, measuring space arranged between the inlet opening (2) and outlet opening (3) , - A radiation measuring area (6) for measuring the interaction of the fluid in the measuring cell (1, 1 ') with electromagnetic radiation from outside the measuring cell (1, 1'), the radiation measuring area (6) being provided by two windows (7 , 7 ', 8, 8'), one of which is provided for the entry and the other for the exit of the electromagnetic radiation, characterized in that the measuring cell (1, 1 ') has a setting range with several operating positions with different distances A, A 'between the windows (7, 7', 8, 8 '), in which the measuring cell (1, 1') can be set, in particular fixed, without rotation. The invention further relates to a system comprising such a measuring cell (1 ') with a plurality of spacer elements (19, 20) of different lengths for setting a distance A' defined by the respective spacer element (19, 20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine durchströmbare Messzelle gemäß Patentanspruch 1 und ein System gemäß Patentanspruch 10.The present invention relates to a flow-through measuring cell according to claim 1 and a system according to claim 10.

Zur Messung der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Fluiden in einer Messzelle müssen für den für die Messung relevanten Bereich des elektromagnetischen Spektrums durchlässige beziehungsweise transparente Fenster in der Messzelle vorgesehen sein. Die Fenster müssen einen Messraum der Messzelle gegenüber der Umgebung abdichten, auch bei etwaigen höheren Drücken. Dies gilt insbesondere für Inline-Messzellen.In order to measure the interaction of electromagnetic radiation with fluids in a measuring cell, permeable or transparent windows in the measuring cell must be provided for the region of the electromagnetic spectrum relevant to the measurement. The windows must seal a measuring space of the measuring cell against the environment, even at any higher pressures. This is especially true for inline cells.

Insbesondere bei Absorptionsmessungen ist es notwendig, die resultierende Schichtdicke beziehungsweise die optische Pfadlänge entlang des Strahlengangs der elektromagnetischen Strahlung genau zu kennen, um die Messwerte entsprechend auswerten zu können.Particularly in the case of absorption measurements, it is necessary to know the resulting layer thickness or the optical path length along the beam path of the electromagnetic radiation precisely in order to be able to evaluate the measured values accordingly.

Bei manchen Messzellenanwendungen ist es erforderlich, die Messzelle häufig zu reinigen und/oder eine andere Schichtdicke zur Verfügung zu stellen. Bisher werden hierzu unterschiedliche Messzellen verwendet oder verschiedene Einsätze für verschiedene Schichtdicken vorgesehen.In some measuring cell applications, it is necessary to frequently clean the measuring cell and / or to provide a different layer thickness. So far, different measuring cells are used or provided different inserts for different layer thicknesses.

In der US 5,905,271 ist eine Messzelle mit komplexem mechanischen Aufbau offenbart, bei der eine Verstellung der optischen Pfadlänge, also des Abstands zwischen den Fenstern, in einem sehr kleinen Bereich (durch Komprimierung der Dichtung 31 am Anschlag 22) ermöglicht wird.In the US 5,905,271 discloses a measuring cell with complex mechanical structure, in which an adjustment of the optical path length, ie the distance between the windows, in a very small area (by compression of the seal 31 at stop 22) is made possible.

Die DE 2414162 zeigt eine Messzelle mit verstellbarem Abstand zwischen den Fenstern.The DE 2414162 shows a measuring cell with adjustable distance between the windows.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexibel einsetzbare, kostengünstig herstellbare Messzelle anzugeben.Object of the present invention is to provide a flexibly applicable, inexpensive to produce measuring cell.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen systemgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beansprucht sein. Ebenso sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als systemgemäß offenbart gelten und beansprucht sein.This object is achieved with the features of claims 1 and 10. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures also fall within the scope of the invention. For specified value ranges, values lying within the stated limits should also be disclosed as limit values and may be claimed in any combination. In order to avoid repetition, features disclosed according to the system should also be regarded and claimed as being disclosed in accordance with the device. Likewise, devices disclosed according to the device should also be deemed to be systemically disclosed and claimed.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mindestens eines der im Strahlengang angeordneten Fenster ohne Verstellanbauten am Messzellenkörper entlang des Strahlengangs bei der Montage einstellbar oder jederzeit verstellbar auszubilden, damit eine (einmalige) Einstellung oder eine Verstellung des Abstands A, A' zwischen den Fenstern zumindest in einem Verstellzustand der Messzelle, insbesondere bei einem vorgegebenen Temperaturbereich, ermöglicht wird. Mit anderen Worten: Die Messzelle weist mehrere Betriebspositionen auf, in welche die Messzelle eingestellt oder verstellt werden kann. Durch diese Maßnahme ist eine Messzelle mit geringstmöglichen Kosten herstellbar, da ein großes Spektrum an Abständen A, A' (entspricht insbesondere der optischen Pfadlänge der Messzelle) entlang des Verstellbereichs einstellbar ist, insbesondere bei der Montage. Bei oder nach der Montage und Einstellung
kann das oder die Fenster fixierbar sein, so dass eine Verstellung nicht mehr möglich ist,
Bei Vorsehen einer Verstellbarkeit (also ohne Fixierung der Fenster) entfällt die Notwendigkeit, die Messzelle zur Änderung der Schichtdicke auszutauschen oder zumindest einen Einsatz der Messzelle austauschen. Der Anwender kann den Abstand A, A' innerhalb eines Stellbereichs beliebig einstellen.The invention is based on the idea at least one of the arranged in the beam path window without Verstellanbauten on the measuring cell body along the beam path during assembly adjustable or adjustable at any time, so that a (one-time) setting or adjustment of the distance A, A 'between the windows at least in an adjustment state of the measuring cell, in particular at a predetermined temperature range, is made possible. In other words, the measuring cell has several operating positions into which the measuring cell can be adjusted or adjusted. By this measure, a measuring cell can be produced at the lowest possible cost, since a large spectrum of distances A, A '(corresponding in particular to the optical path length of the measuring cell) can be set along the adjustment range, in particular during assembly. During or after assembly and adjustment
the window or windows can be fixable, so that an adjustment is no longer possible,
Providing an adjustability (ie without fixing the window) eliminates the need to replace the measuring cell to change the layer thickness or replace at least one use of the measuring cell. The user can arbitrarily set the distance A, A 'within a setting range.

Die Konstruktion der Messzelle sieht vor, dass die Einstellung/Verstellung rotationslos erfolgen kann. Eine komplexe Mechanik wird dadurch vermieden. Auch kann auf Anschläge zur Begrenzung der Bewegung verzichtet werden.The design of the measuring cell provides that the adjustment / adjustment can be made without rotation. A complex mechanism is thereby avoided. Also can be dispensed with stops to limit the movement.

Es ist insbesondere denkbar, die Fenster erfindungsgemäß in einer besonders einfach herstellbaren Grundform vorzusehen. Auf Ausformungen der Außenkontur, insbesondere Anschläge oder dergleichen, kann verzichtet werden. Insbesondere ist die Außenkontur der Fenster plan oder absatzlos oder in jedem Querschnitt entlang des Strahlengangs rechteckig. Quer zum Strahlengang kann das Fenster einen kreisförmigen Querschnitt mit identischem Durchmesser über die gesamte Fensterlänge (gegebenenfalls abgesehen von einer Fase an den Stirnseiten der Fenster) aufweisen. Das Fenster weist in einer besonders einfach herstellbaren Variante eine Kreiszylinderform auf. Alternativ kann die einfache Grundform auch in einer plattenförmigen Ausgestaltung mit quer zum Strahlengang rechteckigem Querschnitt bestehen.It is particularly conceivable, according to the invention, to provide the windows in a basic shape that is particularly easy to produce. On formations of the outer contour, in particular attacks or the like, can be dispensed with. In particular, the outer contour of the window is flat or without heels or rectangular in each cross section along the beam path. Transversely to the beam path, the window may have a circular cross-section with an identical diameter over the entire window length (possibly apart from a chamfer on the end faces of the windows). The window has a circular shape in a particularly easy to manufacture variant. Alternatively, the simple basic shape may also consist of a plate-shaped configuration with a rectangular cross-section transverse to the beam path.

Anders ausgedrückt ist die Betriebsposition durch Aufbringung einer Druckkraft in Richtung des Strahlengangs ausschließlich von außerhalb der Messzelle auf die Fenster, gegebenenfalls in Kombination mit einem Distanzelement zwischen den Fenstern zur Begrenzung der Bewegung, einstellbar. Ausschließlich von außerhalb heißt, dass an der Messzelle selbst keine mechanischen Mittel zur Druckbeaufschlagung vorgesehen sind.In other words, the operating position can be adjusted by applying a compressive force in the direction of the beam path exclusively from outside the measuring cell to the windows, optionally in combination with a spacer element between the windows for limiting the movement. Exclusively from outside means that no mechanical means for pressurizing are provided on the measuring cell itself.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messzelle nach Einstellung einer ersten Betriebsposition innerhalb des Stellbereichs, insbesondere ohne an der Messzelle (1, 1') angebrachte mechanische Stellmittel, vorzugsweise ausschließlich in Richtung des gegenüberliegenden Fensters, verstellbar ist. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the measuring cell after setting a first operating position within the setting range, in particular without on the measuring cell ( 1 . 1' ) mounted mechanical adjusting means, preferably only in the direction of the opposite window, is adjustable.

Soweit die Messzelle zumindest an der Fensteraufnahme, insbesondere der überwiegende Teil der Messzelle, vorzugsweise im Wesentlichen die gesamte Messzelle, aus Kunststoff gebildet ist, ist eine kostengünstige Herstellung der Messzelle möglich. Außerdem ist die Messzelle als Einwegmesszelle ausführbar. Darüber hinaus kann mindestens eines der Fenster im Presssitz ausgeführt werden, so dass der Abstand A. A' entlang des Presssitzes einstellbar und zumindest in Richtung des gegenüberliegenden Fensters einfach durch Druck von außen verstellbar ist. Hierdurch vereinfacht sich die Montage, da mit identischen Messzellen verschiedene optische Pfadlängen realisierbar sind. Bei der Montage der Messzelle kann der eingestellte Abstand A, A' (beziehungsweise die optische Pfadlänge) fixiert und entsprechend gekennzeichnet werden, insbesondere durch eine Kodierung der Messzelle.As far as the measuring cell is formed of plastic at least at the window receptacle, in particular the vast majority of the measuring cell, preferably substantially the entire measuring cell, a cost-effective production of the measuring cell is possible. In addition, the measuring cell can be designed as a disposable measuring cell. In addition, at least one of the windows can be made in a press fit, so that the distance A. A 'adjustable along the interference fit and at least in the direction of the opposite window is simply adjustable by pressure from the outside. This simplifies assembly, since identical optical path lengths can be realized with identical measuring cells. When mounting the measuring cell, the set distance A, A '(or the optical path length) can be fixed and marked accordingly, in particular by coding the measuring cell.

Auch ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die Betriebsposition entlang einer Passung des Fensters oder einer das Fenster aufnehmenden Fensteraufnahme in der Messzelle einstellbar oder verstellbar ist. Die Passung erfolgt gegenüber der Eintritts- beziehungsweise Austrittsöffnung und weist eine Toleranz auf, bei der die Fenster zumindest bei der Montage entlang des Strahlengangs durch Druckbeaufschlagung von außerhalb der Messzelle verschiebbar sind. Gleichzeitig wird durch die Toleranz der Passung eine Dichtung des Messraums gegenüber der Umgebung der Messzelle, insbesondere ohne gesonderte Dichtmittel (wie Dichtringe) gewährleistet. Der Nenndurchmesser der Passung ist entlang des Verstellbereichs gleich.It is also conceivable according to the invention for the operating position to be adjustable or adjustable along a fit of the window or a window receptacle receiving the window in the measuring cell. The fit is made with respect to the inlet or outlet opening and has a tolerance at which the windows are displaceable at least during assembly along the beam path by pressurization from outside the measuring cell. At the same time, the tolerance of the fit ensures a seal of the measuring space with respect to the surroundings of the measuring cell, in particular without separate sealing means (such as sealing rings). The nominal diameter of the fit is the same along the adjustment range.

Hierbei kann eines oder können beide Fenster entlang deren Flucht zueinander, insbesondere entlang eines der Außenkontur des Fensters entsprechenden Fensteraufnahmekanals, vorzugsweise durch Reibschluss in diesem gehalten, verstellbar sein. Soweit beide Fenster verstellbar sind, ist ein größerer Verstellbereich realisierbar. Der Reibschluss wird durch entsprechende Passung des Fensters beziehungsweise der Fensteraufnahme bewirkt. Der Fensteraufnahmekanal hat vorzugsweise im Verstellbereich parallele Kanalwände.In this case, one or both windows may be adjustable along their alignment with one another, in particular along a window receiving channel corresponding to the outer contour of the window, preferably held therein by frictional engagement. As far as both windows are adjustable, a larger adjustment is feasible. The frictional engagement is effected by appropriate fit of the window or window holder. The window receiving channel preferably has parallel channel walls in the adjustment area.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Stellbereich von einem kleinsten einstellbaren Abstand A, A' mindestens um den Faktor 1,5, insbesondere mindestens um den Faktor 2, vorzugsweise mindestens um den Faktor 3 des kleinesten einstellbaren Abstands A, A' erstreckt. Je größer der Stellbereich, desto flexibler ist die Messzelle einsetzbar.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the setting range of a smallest adjustable distance A, A 'at least by a factor of 1.5, in particular at least by a factor of 2, preferably at least by a factor of 3 of the smallest adjustable distance A. 'A' extends. The larger the setting range, the more flexible the measuring cell can be used.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass mindestens eine den Messraum begrenzende Wand entlang der Flucht der Fenster flexibel verformbar ist und ein Distanzelement zum Fixieren der Fensterebene in einem durch die Auswahl des Distanzelements vorgegebenen Abstands außerhalb des Messraums zwischen die Fenster einsetzbar ist. Durch diese Ausführungsformen lässt sich ein besonders großer Verstellbereich realisieren.According to an alternative embodiment of the invention, it is advantageously provided that at least one wall delimiting the measuring space is flexibly deformable along the alignment of the windows and a spacer element for fixing the window plane can be inserted between the windows outside the measuring space in a distance predetermined by the selection of the spacer element , These embodiments make it possible to realize a particularly large adjustment range.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Wand als Balg ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the wall is formed as a bellows.

Als eigenständige Erfindung ist ein System aus einer vorbeschriebenen Messzelle mit mehreren Distanzelementen unterschiedlicher Länge zur Einstellung eines durch das jeweilige Distanzelement definierten Abstands A'. vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, ein Set mit verschiedenen Stufen für definierte optische Pfadlängen beziehungsweise Abstände A' anzubieten. Der Anwender kann das Set für entsprechend verschiedene Einsatzbedingungen verwenden, ohne verschiedene Messzellen vorrätig zu halten.An independent invention is a system comprising a previously described measuring cell with a plurality of spacer elements of different lengths for setting a distance A 'defined by the respective spacer element. intended. This makes it possible to offer a set with different levels for defined optical path lengths or distances A '. The user can use the set for different operating conditions without having to keep different measuring cells in stock.

Soweit das/die Distanzelemente als U-förmige Profile ausgebildet sind, wird die Montage der Messzelle, insbesondere beim Verstellen, erleichtert. Besonders vorteilhaft ist es, das kein Eingriff in den Messraum oder ein Öffnen des Messraums beim Andern des Abstands A erforderlich ist.As far as the / the spacer elements are formed as U-shaped profiles, the mounting of the measuring cell, in particular when adjusting, easier. It is particularly advantageous that no intervention in the measuring space or opening of the measuring space when changing the distance A is required.

Soweit die Wand gleichzeitig zum Abdichten des Messraums dichtend an einem der Fenster angeordnet, insbesondere fixiert ist, erfüllt die Wand eine Doppelfunktion, wodurch zusätzliche Bauteile wie Dichtringe etc. überflüssig sind.As far as the wall at the same time for sealing the measuring space sealingly arranged on one of the windows, in particular fixed, the wall fulfills a dual function, whereby additional components such as sealing rings, etc. are superfluous.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. These show in:

1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messzelle, 1 a cross-sectional view of a first embodiment of a measuring cell according to the invention,

2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messzelle, 2 a cross-sectional view of a second embodiment of the measuring cell according to the invention,

3a eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messzelle, 3a a perspective view of a third embodiment of the measuring cell according to the invention,

3b eine Querschnittsansicht der Ausführungsform gemäß 3b entlang einer Schnittebene AS und 3b a cross-sectional view of the embodiment according to 3b along a sectional plane A S and

3c eine Querschnittsansicht der dritten Ausführungsform entlang einer Schnittebene BS aus 3a. 3c a cross-sectional view of the third embodiment along a sectional plane B S from 3a ,

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit den gleichen Funktionen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, like elements and elements having the same functions are denoted by the same reference numerals.

In 1 ist eine mit einem Fluid durchströmbare Messzelle 1 gezeigt, die einen von einem Messzellenkörper 5 begrenzten Messraum 4 aufweist. Der Messraum 4 wird von einem Fluid durchströmt, dessen Wechselwirkung mit einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere Licht aus einer Lichtquelle, gemessen werden soll.In 1 is a measuring cell through which a fluid can flow 1 shown one of a measuring cell body 5 limited measuring room 4 having. The measuring room 4 is traversed by a fluid whose interaction with an electromagnetic radiation, in particular light from a light source to be measured.

Hierzu ist ein Strahlungsmessbereich 6 vorgesehen, an dem quer zur Strömungsrichtung des Fluids von einer nicht dargestellten Strahlungsquelle, insbesondere der Lichtquelle, elektromagnetische Strahlung durch das Fluid geleitet wird. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die elektromagnetische Strahlung gemessen.For this purpose, a radiation measuring range 6 provided on the transverse to the flow direction of the fluid from a radiation source, not shown, in particular the light source, electromagnetic radiation is passed through the fluid. On the opposite side, the electromagnetic radiation is measured.

Im Strahlengang (Strahlenrichtung quer zur Strömungsrichtung) sind Fenster 7, 8 vorgesehen, um den Durchtritt der elektromagnetischen Strahlung durch den Messraum 4 in das Fluid zuzulassen. Die Fenster 7, 8 sind jeweils in Führungskanälen 11, 12 geführt, deren Innenkontur der Außenkontur der Fenster 7, 8 entspricht, so dass zwischen den Fenstern 7, 8 und dem jeweiligen Führungskanal 11, 12 eine Passung vorgesehen ist. Hierdurch ist eine Verstellung der Fenster 7, 8 entlang der Innenkontur der Führungskanäle 11, 12 möglich, so dass ein Abstand A zwischen den Fenstern 7, 8 einstellbar beziehungsweise verstellbar ist. Der Abstand A entspricht insbesondere der optischen Pfadlänge.In the beam path (beam direction transverse to the flow direction) are windows 7 . 8th provided to the passage of electromagnetic radiation through the measuring space 4 into the fluid. The window 7 . 8th are each in guide channels 11 . 12 out whose inner contour of the outer contour of the window 7 . 8th corresponds, so that between the windows 7 . 8th and the respective guide channel 11 . 12 a fit is provided. This is an adjustment of the window 7 . 8th along the inner contour of the guide channels 11 . 12 possible, leaving a distance A between the windows 7 . 8th is adjustable or adjustable. The distance A corresponds in particular to the optical path length.

Die Fenster 7, 8 sind aus Quarzglas gebildet, während der Messzellenkörper 5 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kunststoff besteht. Die Abmessungen der Außenkontur der Fenster 7, 8 und der Innenkonturen der Führungskanäle 11, 12 sind so bemessen, dass die Fenster 7, 8 bei Raumtemperatur, also bei circa 20°C, gleitend entlang den Führungskanälen 11, 12 verschiebbar sind, wobei auch unter Prozessbedingungen, also bei erhöhten Temperaturen, insbesondere größer 40°C, vorzugsweise größer 60°C, ein Reibschluss zwischen der Außenkontur der Fenster 7, 8 und der jeweiligen Innenkontur der Führungskanäle 11, 12 vorgesehen ist, so dass die Fenster 7, 8 auch bei Drücken, insbesondere größer 3 bar den Messraum 4 gegenüber der Umgebung abdichten. Die Toleranz der Passungen ist entsprechend ausgebildet, wobei die unterschiedlichen Dehnungen der verschiedenen Materialien berücksichtigt werden.The window 7 . 8th are made of quartz glass, while the measuring cell body 5 consists of plastic in the present embodiment. The dimensions of the outer contour of the windows 7 . 8th and the inner contours of the guide channels 11 . 12 are sized so that the windows 7 . 8th at room temperature, ie at about 20 ° C, sliding along the guide channels 11 . 12 are displaceable, wherein even under process conditions, ie at elevated temperatures, in particular greater than 40 ° C, preferably greater than 60 ° C, a frictional engagement between the outer contour of the window 7 . 8th and the respective inner contour of the guide channels 11 . 12 is provided so that the windows 7 . 8th even at pressures, especially greater than 3 bar the measuring space 4 seal against the environment. The tolerance of the fits is designed accordingly, taking into account the different strains of the different materials.

Hierzu ist erfindungsgemäß mit Vorteil vorgesehen, dass die Fenster 7, 8 eine Dicke D aufweisen, die im Verhältnis zu einer Breite B der Fenster 7, 8 größer als üblich ist. Bevorzugt ist das Verhältnis D zu B mindestens 1:10, insbesondere mindestens 1:5, vorzugsweise mindestens 1:3, noch bevorzugter mindestens 1:2.For this purpose, the invention advantageously provided that the windows 7 . 8th have a thickness D which is proportional to a width B of the windows 7 . 8th larger than usual. The ratio D to B is preferably at least 1:10, in particular at least 1: 5, preferably at least 1: 3, more preferably at least 1: 2.

Auch ist es erfindungsgemäß denkbar, die Fenster 7, 8 nach Einstellung eines Abstands A bei der Herstellung/Montage der Fenster 7, 8 zu fixieren, so dass eine Verstellung der Fenster ausgeschlossen ist. Dies ist insbesondere bei Verwendung der Messzelle 1 als Einwegmesszelle von Vorteil.It is also conceivable according to the invention, the windows 7 . 8th after setting a distance A during the manufacture / assembly of the windows 7 . 8th to fix, so that an adjustment of the window is excluded. This is especially true when using the measuring cell 1 as a disposable measuring cell advantage.

In der zweiten, sehr ähnlich zur ersten ausgebildeten Ausführungsform gemäß 2 ist im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 je eine Fensteraufnahme 9, 10 zur Aufnahme der Fenster 7, 8 vorgesehen. Die Fensteraufnahmen 9, 10 sind röhrenförmig mit einer Innenkontur ausgebildet, die zur Außenkontur der Fenster 7, 8 korrespondiert, so dass die Fenster 7, 8 in den Fensteraufnahmen 9, 10 fixiert sind. Die Fenster 7, 8 sind jeweils an dem zum Messraum 4 weisenden Ende der Fensteraufnahme 9, 10, insbesondere bündig zu den Fensteraufnahmen 9, 10, in den Fensteraufnahmen 9, 10 fixiert. Die Fensteraufnahmen 9, 10 korrespondieren mit ihrer Außenkontur mit den Führungskanälen 11, 12 derart, dass die oben beschriebene Wechselwirkung zwischen den Fenstern 7, 8 und den Führungskanälen 11, 12 wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 gelten. Sowohl die Führungskanäle 11, 12 und die Fensteraufnahmen 9, 10 als auch die Fensteraufnahmen 9, 10 und die Fenster 7, 8 weisen eine Passung zueinander auf. Die Passung kann jeweils so ausgebildet sein, dass ein gegenseitiges Verschieben bei nur einem der beiden Passungen möglich ist. Vorteilhafterweise können beide Passungen verschiebbar ausgebildet sein, wodurch ein größerer Verstellbereich realisierbar ist.In the second, very similar to the first embodiment according to 2 is different from the embodiment according to 1 one window each 9 . 10 for receiving the windows 7 . 8th intended. The window shots 9 . 10 are tubular with an inner contour formed to the outer contour of the windows 7 . 8th corresponds, so the windows 7 . 8th in the window shots 9 . 10 are fixed. The window 7 . 8th are each at the measuring room 4 pointing end of window shot 9 . 10 , in particular flush with the window shots 9 . 10 , in the window shots 9 . 10 fixed. The window shots 9 . 10 correspond with their outer contour with the guide channels 11 . 12 such that the above-described interaction between the windows 7 . 8th and the guide channels 11 . 12 as in the first embodiment according to 1 be valid. Both the guide channels 11 . 12 and the window shots 9 . 10 as well as the window shots 9 . 10 and the windows 7 . 8th have a fit to each other. The fit can each be designed so that a mutual displacement is possible with only one of the two fits. Advantageously, both fits can be designed to be displaceable, as a result of which a larger adjustment range can be realized.

Indem die Fensteraufnahmen 9, 10 an ihren jeweils den Fenstern 7, 8 abgewandten Enden über den Messzellenkörper 5 beziehungsweise über die Führungskanäle 11, 12 hinausragen, wird das Verstellen des Abstands A zwischen den Fenstern 7, 8 vereinfacht, insbesondere beim Vergrößern des Abstands A. Denn die Fensteraufnahmen 9, 10 können an ihren den Messzellenkörper 5 beziehungsweise die Führungskanäle 11, 12 überragenden Enden gegriffen werden. Anhand der Abmessungen der Fensteraufnahmen 9, 10 entlang des Strahlengangs kann der Abstand A, also die optische Pfadlänge, gemessen und berechnet werden und ist entsprechend automatisch einstellbar. Hierbei ist es von Vorteil, wenn nur die Passung zwischen den Führungskanälen 11, 12 und den Fensteraufnahmen 9, 10 verschiebbar ausgeführt ist.By the window shots 9 . 10 at their respective windows 7 . 8th opposite ends over the measuring cell body 5 or via the guide channels 11 . 12 protrude, the adjustment of the distance A between the windows 7 . 8th simplified, especially when increasing the distance A. Because the window shots 9 . 10 can at their the measuring cell body 5 or the guide channels 11 . 12 to be gripped by towering ends. Based on the dimensions of the window shots 9 . 10 Along the beam path, the distance A, ie the optical path length, can be measured and calculated and is correspondingly automatically adjustable. It is advantageous if only the fit between the guide channels 11 . 12 and the window shots 9 . 10 slidably executed.

Die Ausführungen zur ersten Ausführungsform gelten auch für die zweite Ausführungsform analog.The comments on the first embodiment also apply analogously to the second embodiment.

In 3a ist eine Messzelle 1' mit einem überwiegend aus flexiblem Material, insbesondere Gummi, bestehendem Messzellenkörper 5' gezeigt. Das zu messende Fluid wird über eine Eintrittsöffnung 2 in einen Messraum 4' geleitet und verlässt den Messraum 4' über eine in 3b dargestellte Austrittsöffnung 3. Die Eintrittsöffnung 2 und die Austrittsöffnung 3 verfügen über Prozessanschlüsse zur Einbindung der Messzelle 1' in eine Prozessleitung, also zur Inline-Messung.In 3a is a measuring cell 1' with a predominantly made of flexible material, in particular rubber, existing measuring cell body 5 ' shown. The fluid to be measured is via an inlet opening 2 in a measuring room 4 ' headed and leaves the measuring room 4 ' about one in 3b illustrated outlet opening 3 , The entrance opening 2 and the exit opening 3 have process connections for integration of the measuring cell 1' into a process line, ie for inline measurement.

Quer zur Strömungsrichtung des Fluids ist ein Strahlungsmessbereich 6 vorgesehen, in welchem die Wechselwirkung des Fluids mit elektromagnetischer Strahlung gemessen wird.Transverse to the flow direction of the fluid is a radiation measuring range 6 provided in which the interaction of the fluid with electromagnetic radiation is measured.

Die Strahlung tritt durch ein Fenster 7' in den Messraum 4' ein und durch ein gegenüberliegend angeordnetes Fenster 8' aus dem Messraum 4' aus. Die elektromagnetische Strahlung wird von einer nicht dargestellten Strahlenquelle außerhalb der Messzelle 1' erzeugt und quer zur Strömungsrichtung des Fluids durch den Messraum 4' und die Fenster 7', 8' geleitet. Auf der gegenüberliegenden Seite, also unter dem Fenster 8' und außerhalb der Messzelle 1' wird die Strahlung von einer entsprechenden Messeinrichtung erfasst, wobei durch die Wechselwirkung mit dem Fluid entlang der optischen Pfadlänge zwischen den Fenstern 7', 8' das Fluid kennzeichnende Änderungen erfassbar sind.The radiation passes through a window 7 ' in the measuring room 4 ' one and through a window arranged opposite 8th' from the measuring room 4 ' out. The electromagnetic radiation is from a source of radiation, not shown, outside the measuring cell 1' generated and transverse to the flow direction of the fluid through the measuring space 4 ' and the windows 7 ' . 8th' directed. On the opposite side, under the window 8th' and outside the measuring cell 1' the radiation is detected by a corresponding measuring device, wherein the interaction with the fluid along the optical path length between the windows 7 ' . 8th' the fluid characterizing changes are detectable.

Wesentlicher Aspekt der Erfassung ist die optische Pfadlänge, die durch einen Abstand A' zwischen dem Fenster 7' und dem Fenster 8' besteht.An essential aspect of the detection is the optical path length, which is defined by a distance A 'between the window 7 ' and the window 8th' consists.

Eine als Umfangswand ausgebildete, flexible Wand 13 des Messzellenkörpers 5' ist an der zum Messraum 4' weisenden Seite des Fensters 7' angebracht, wobei, insbesondere im Zentrum des Fensters 7', eine Durchtrittsöffnung 14 vorgesehen ist, damit die elektromagnetische Strahlung in den Messraum 4' eintreten kann. Eine korrespondierende, gegenüberliegend angeordnete, als Umfangswand ausgebildete Wand 15 ist ebenfalls flexibel ausgebildet. Sie ist entsprechend an einer zum Messraum 4' weisenden Seite des Fensters 8' an dem Fenster 8' fixiert und weist eine Durchtrittsöffnung 16 zum Austritt der elektromagnetischen Strahlung durch das Fenster 8' auf.A trained as a peripheral wall, flexible wall 13 of the measuring cell body 5 ' is at the to the measuring room 4 ' pointing side of the window 7 ' attached, being, especially in the center of the window 7 ' , a passage opening 14 is provided so that the electromagnetic radiation in the measuring space 4 ' can occur. A corresponding, oppositely disposed, designed as a peripheral wall wall 15 is also flexible. It is accordingly at one to the measuring room 4 ' pointing side of the window 8th' at the window 8th' fixed and has a passage opening 16 to exit the electromagnetic radiation through the window 8th' on.

Der Messzellenkörper 5' beziehungsweise die Messzelle 1' wird durch mindestens einen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei U-förmige Federbügel 17, 18 quer zur Strömungsrichtung des Fluids fixiert. Die Federbügel 17, 18 umgreifen den Messzellenkörper 5' und die Fenster 7', 8' jeweils von der dem Messraum 4' abgewandten Seite der Fenster 7', 8'.The measuring cell body 5 ' or the measuring cell 1' is replaced by at least one, in the present embodiment, two U-shaped spring clip 17 . 18 Fixed transversely to the flow direction of the fluid. The spring clips 17 . 18 embrace the measuring cell body 5 ' and the windows 7 ' . 8th' each from the measuring room 4 ' opposite side of the windows 7 ' . 8th' ,

Zur Festlegung des Abstands A' zwischen den Fenstern 7', 8' ist mindestens ein, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Distanzstücke 19, 20 vorgesehen, die außerhalb des Messzellenkörpers 5' als starre Abstandshalter zwischen den Fenstern 7', 8' eingespannt sind, und zwar durch die Klemmwirkung der Federbügel 17, 18.Determining the distance A 'between the windows 7 ' . 8th' is at least one, in the present embodiment, two spacers 19 . 20 provided outside the measuring cell body 5 ' as rigid spacers between the windows 7 ' . 8th' are clamped, by the clamping action of the spring clip 17 . 18 ,

Entsprechend kann durch Austausch der Distanzstücke 19, 20 und gegebenenfalls der Federbügel 17, 18 ein durch die Form der Wände 13, 15 begrenzter Verstellbereich des Abstands A' realisiert werden, so dass ein System aus der einheitlichen Messzelle 1' und einem Set von Federbügel 17, 18 und jeweils korrespondierenden Distanzstücken 19. 20 vorgesehen ist.Accordingly, by replacing the spacers 19 . 20 and optionally the spring clip 17 . 18 one by the shape of the walls 13 . 15 limited adjustment range of the distance A 'can be realized, so that a system of the unitary measuring cell 1' and a set of spring clips 17 . 18 and respectively corresponding spacers 19 , 20 is provided.

Erfindungsgemäß ist dabei mit Vorteil vorgesehen, dass für die Verstellung der Abstände A, A' ein Austausch der Fenster 7, 7', 8, 8' nicht erforderlich ist. Die für einen definierten Abstand A' vorgesehenen Federbügel 17, 18 und Distanzstücke 19, 20 können als Sätze mit jeweils definierten Kennzeichnungen verstehen sein, damit ein Austausch entsprechend einfach handhabbar ist.According to the invention, it is advantageously provided that for the adjustment of the distances A, A 'an exchange of the windows 7 . 7 ' . 8th . 8th' is not required. The provided for a defined distance A 'spring clip 17 . 18 and spacers 19 . 20 can be understood as sets with defined identifiers, so that an exchange is correspondingly easy to handle.

Die Distanzstücke 19, 20 weisen je eine Montageöffnung 21, 22 auf, insbesondere in dem die Distanzstücke 19, 20 als U-förmige Profile ausgebildet sind, damit eine Verstellung des Abstands A' ohne Abkopplung der Messzelle 1 von den Prozessleitungen ermöglicht wird.The spacers 19 . 20 each have a mounting hole 21 . 22 on, in particular in which the spacers 19 . 20 are formed as U-shaped profiles, so that an adjustment of the distance A 'without decoupling of the measuring cell 1 is made possible by the process lines.

Die Funktion der Federbügel 17, 18 kann gemäß einer nicht dargestellten vorteilhaften Ausführungsform in die Distanzstücke integriert sein, indem die Fenster 7', 8' in die Distanzstücke aufnehmbar sind. Die Distanzstücke können hierzu entsprechende Aufnahmen, insbesondere Stecknuten, an ihren Ober- und Unterseiten aufweisen.The function of the spring clip 17 . 18 can be integrated according to an advantageous embodiment not shown in the spacers by the windows 7 ' . 8th' can be accommodated in the spacers. For this purpose, the spacers can have corresponding receptacles, in particular plug-in grooves, on their upper and lower sides.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1'1, 1 '
Messzellecell
22
Eintrittsöffnunginlet opening
33
Austrittsöffnungoutlet opening
4, 4'4, 4 '
Messraummeasuring room
5, 5'5, 5 '
MesszellenkörperCell body
66
StrahlungsmessbereichRadiation range
7, 7'7, 7 '
Fensterwindow
8, 8'8, 8 '
Fensterwindow
99
Fensteraufnahmewindow Capture
1010
Fensteraufnahmewindow Capture
1111
Führungskanalguide channel
1212
Führungskanalguide channel
1313
Wandwall
1414
DurchtrittsöffnungThrough opening
1515
Wandwall
1616
DurchtrittsöffnungThrough opening
1717
Federbügelspring clip
1818
Federbügelspring clip
1919
Distanzstückspacer
2020
Distanzstückspacer
2121
Montageöffnungmounting hole
2222
Montageöffnungmounting hole

Claims (11)

Durchströmbare Messzelle mit: – einer Eintrittsöffnung (2) zum Einlauf des Fluids, – einer Austrittsöffnung (3) zum Auslauf des Fluids, – einem zwischen der Eintrittsöffnung (2) und Austrittsöffnung (3) angeordnetem, von einem Messzellenkörper (5, 5') begrenzten Messraum (4, 4'), – einen Strahlungsmessbereich (6) zur Messung der Wechselwirkung des Fluids in der Messzelle (1, 1') mit einer elektromagnetischen Strahlung von außerhalb der Messzelle (1, 1') mit einem Strahlengang, wobei der Strahlungsmessbereich (6) von zwei gegenüberliegend angeordneten Fenstern (7, 7', 8, 8') begrenzt ist, wovon eines zum Eintritt und das andere zum Austritt der elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (1, 1') einen Stellbereich mit mehreren Betriebspositionen mit unterschiedlichem Abstand A, A' zwischen den Fenstern (7, 7', 8, 8') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der im Strahlengang angeordneten Fenster ohne Verstellanbauten am Messzellenkörper entlang des Strahlengangs bei der Montage einstellbar oder jederzeit verstellbar ausgebildet ist.Flow-through measuring cell with: - an inlet opening ( 2 ) to the inlet of the fluid, - an outlet opening ( 3 ) to the outlet of the fluid, - one between the inlet opening ( 2 ) and outlet ( 3 ), from a measuring cell body ( 5 . 5 ' ) limited measuring space ( 4 . 4 ' ), - a radiation measuring range ( 6 ) for measuring the interaction of the fluid in the measuring cell ( 1 . 1' ) with electromagnetic radiation from outside the measuring cell ( 1 . 1' ) with a beam path, wherein the radiation measuring range ( 6 ) of two oppositely arranged windows ( 7 . 7 ' . 8th . 8th' ) is limited, one of which is formed to the entrance and the other to the exit of the electromagnetic radiation, characterized in that the measuring cell ( 1 . 1' ) a setting range with a plurality of operating positions with different distances A, A 'between the windows ( 7 . 7 ' . 8th . 8th' ), characterized in that at least one of the arranged in the beam path window without Verstellanbauten on the measuring cell body along the beam path during assembly is adjustable or adjustable at any time. Messzelle gemäß Patentanspruch 1, bei der die Messzelle (1, 1') nach Einstellung einer ersten Betriebsposition innerhalb des Stellbereichs, insbesondere ohne an der Messzelle (1, 1') angebrachte mechanische Stellmittel, vorzugsweise ausschließlich in Richtung des gegenüberliegenden Fensters (7, 7', 8, 8'), verstellbar ist.Measuring cell according to claim 1, wherein the measuring cell ( 1 . 1' ) after setting a first operating position within the setting range, in particular without at the measuring cell ( 1 . 1' ) mounted mechanical adjusting means, preferably only in the direction of the opposite window ( 7 . 7 ' . 8th . 8th' ), is adjustable. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Messzelle (1, 1') zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, aus Kunststoff und/oder Gummi gebildet ist.Measuring cell according to one of the preceding claims, in which the measuring cell ( 1 . 1' ) is at least partially, in particular predominantly, made of plastic and / or rubber. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Betriebsposition entlang einer Passung des Fensters (7, 8) oder einer das Fenster (7, 8) aufnehmenden Fensteraufnahme (9, 10) in der Messzelle (1, 1') einstellbar oder verstellbar ist.Measuring cell according to one of the preceding claims, wherein the operating position along a fit of the window ( 7 . 8th ) or the window ( 7 . 8th ) receiving window receptacle ( 9 . 10 ) in the measuring cell ( 1 . 1' ) is adjustable or adjustable. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eines oder beide Fenster (7, 8) entlang deren Flucht zueinander, insbesondere entlang eines der Außenkontur des Fensters (7, 8) entsprechenden Führungskanals (11, 12), vorzugsweise durch Reibschluss in diesem gehalten, einstellbar oder verstellbar ist/sind.Measuring cell according to one of the preceding claims, in which one or both windows ( 7 . 8th ) along their alignment with each other, in particular along one of the outer contour of the window ( 7 . 8th ) corresponding guide channel ( 11 . 12 ), preferably held in this by frictional engagement, is adjustable or adjustable / are. Messzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der Stellbereich von einem kleinsten einstellbaren Abstand A, A' mindestens um den Faktor 1,5, insbesondere mindestens um den Faktor 2, vorzugsweise mindestens um den Faktor 3 des kleinsten einstellbaren Abstands A, A' erstreckt.Measuring cell according to one of the preceding claims, in which the setting range of a smallest adjustable distance A, A 'by at least a factor of 1.5, in particular at least by a factor of 2, preferably at least by a factor of 3 of the smallest adjustable distance A, A' extends. Messzelle nach Anspruch 1 bis 3 oder 6, bei der mindestens eine den Messraum (4') begrenzende Wand (13, 15) entlang der Flucht der Fenster (7', 8') flexibel verformbar ist und ein Distanzelement (19, 20) zum Fixieren der Fenster (7', 8') in einem durch die Auswahl des Distanzelements (19, 20) vorgegebenen Abstand außerhalb des Messraums (4') zwischen die Fenster (7', 8') einsetzbar ist.Measuring cell according to claim 1 to 3 or 6, wherein at least one of the measuring space ( 4 ' ) bounding wall ( 13 . 15 ) along the escape of the windows ( 7 ' . 8th' ) is flexibly deformable and a spacer element ( 19 . 20 ) for fixing the windows ( 7 ' . 8th' ) in one by the selection of the spacer element ( 19 . 20 ) predetermined distance outside the measuring space ( 4 ' ) between the windows ( 7 ' . 8th' ) can be used. Messzelle nach Anspruch 7, bei der die Wand (13, 15) als Balg ausgebildet ist.Measuring cell according to Claim 7, in which the wall ( 13 . 15 ) is formed as a bellows. Messzelle nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der die Wand (13, 15) zum Abdichten des Messraums (4') dichtend an einem der Fenster (7', 8') angeordnet, darunter fixiert, ist.Measuring cell according to one of claims 7 or 8, in which the wall ( 13 . 15 ) for sealing the measuring space ( 4 ' ) sealingly on one of the windows ( 7 ' . 8th' ), below which is fixed, is. System aus einer Messzelle (1') nach Anspruch 7, 8 oder 9 mit mehreren Distanzelementen (19, 20) unterschiedlicher Länge zur Einstellung eines durch das jeweilige Distanzelement (19, 20) definierten Abstands A'.System from a measuring cell ( 1' ) according to claim 7, 8 or 9 with a plurality of spacer elements ( 19 . 20 ) of different length for adjusting a through the respective spacer element ( 19 . 20 ) defined distance A '. System nach Anspruch 10, bei der die Distanzelemente (19, 20) als U-förmige Profile ausgebildet sind.System according to Claim 10, in which the spacer elements ( 19 . 20 ) are formed as U-shaped profiles.
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